1、制作：刘侨、靳尚文制作：刘侨、靳尚文日期：日期：2016年年7月月22日日 宁夏荣光电节能宁夏荣光电节能科技实业有限公司科技实业有限公司主目录主目录 物联网智能家居意义和研究现状物联网智能家居意义和研究现状1 物联网体系结构物联网体系结构2 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3 物联网智能家居系统的硬件和软件实现物联网智能家居系统的硬件和软件实现4 物联网智能家居效果展示物联网智能家居效果展示5 结束语结束语61 .物联网家居的意义和研究现状物联网家居的意义和研究现状1.1.1、物联网推进智能家居产业化进程。1.1.2、节能减排和环境保护是智能家居的发展方向，也是智能家居
2、的重要功能体现。1.1意义: 物联网被广泛应用于多种领域，促使智能家居的应用会以非常快的速度蔓延开来。目前，在国内各城市正加快建设物联网工程，物联网的加快建设将大大促进智能家居产业化。1. 课题的选题意义和研究现状课题的选题意义和研究现状1.2 1.2 研究现状研究现状: :国外起步早、投入起步早、投入大、应用先进大、应用先进的信息与通信的信息与通信技术、成果显技术、成果显著、技术成熟著、技术成熟国内起步晚、市场起步晚、市场需求大、政府需求大、政府支持、发展快、支持、发展快、有很大的发展有很大的发展前景前景1. 课题的选题意义和研究现状课题的选题意义和研究现状物品与互联网连接，进行信息交换和通
3、讯，以实现物品与互联网连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化的识别，定位，跟踪和管理：智能化的识别，定位，跟踪和管理：系统系统总体总体框架框架设计设计系统系统软硬件软硬件实现实现互联网互联网2. 物联网体系结构物联网体系结构2.1物联网体系结构：物联网体系结构：应用层应用层应用及控制：浏览器、各类用户移动终端、应用及控制：浏览器、各类用户移动终端、信息管理中心、数据库等信息管理中心、数据库等网络层网络层核心承载网络：核心承载网络：3G、4G、WIFI、Blue toothZigbee、互联网等、互联网等接入层接入层接入网：汇聚节点、接入网关、接入网：汇聚节点、接入网关、M2M终端、终端、分布式
4、数据融合与处理等分布式数据融合与处理等感知层感知层信息感知采集：条码识读器、信息感知采集：条码识读器、RFID读写器、读写器、各类传感器等各类传感器等3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计智能家居总体控制解决方案智能家居总体控制解决方案:3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.1 智能家居体系结构智能家居体系结构:多类型家居设备互联控制：多类型家居设备互联控制： 开发具有多电器接口、能够将家中所有电气化设备统一联网，实现设备集中控制。4.智能安防控制智能家居控制系统1.智能照明控制2.智能家电控制3.智能窗帘控制5.智能背景音乐6.家庭影院系统
5、3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.1 智能家居体系结构智能家居体系结构:物联网智能家居，主，分机设备程序流程图物联网智能家居，主，分机设备程序流程图：NYYYN模块初始化将接收到数据转发各分机采集参数并以短信方式发出控制继电器发送参数发送数据给主机是否接收到分机数据？有按键按下？初始化收到数据？是本机数据N（a）主机程序流程图（b）分机程序流程图3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2智能家居互联控制智能家居互联控制:3.2.13.2.1、智能、智能照明照明控制控制： 实现对全宅灯光的智能管理，可以用遥控等多种智能控制方式实现实现对全
6、宅灯光的智能管理，可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关，调光，全开全关对全宅灯光的遥控开关，调光，全开全关，单开单关，单开单关，及及“会客、影院会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现；并可用定时控制、电话远程控制、等多种一键式灯光场景效果的实现；并可用定时控制、电话远程控制、电脑本地及互联网远程控制等多种控制方式实现功能，从而达到智能照电脑本地及互联网远程控制等多种控制方式实现功能，从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。明的节能、环保、舒适、方便的功能。优点：优点：1 1、控制：就地控制、多点控制、遥控控制区域控制等。、控制：就地控制、多点控制、遥控控制区域控制等
7、。2 2、安全：通过弱电控制强电方式，控制回路与负载回路分离。、安全：通过弱电控制强电方式，控制回路与负载回路分离。3 3、简单：智能灯光控制系统采用模块化结构设计，简单灵活、安装方便。、简单：智能灯光控制系统采用模块化结构设计，简单灵活、安装方便。4 4、灵活：根据环境及用户需求的变化，只需做软件修改设置就可以实现、灵活：根据环境及用户需求的变化，只需做软件修改设置就可以实现灯光布局的改变和功能扩充。灯光布局的改变和功能扩充。3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2.1.1智能家居照明控制流程图智能家居照明控制流程图:输入设备输入设备DTMF模块模块单片机单片机输
8、入设备输入设备显示模块显示模块家居设备家居设备DTMF模块模块单片机单片机显示模块显示模块家居设备家居设备总总线线3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2.23.2.2、智能智能家电家电控制控制： 电器控制采用弱电控制强电方式，即安全又智能，可以用遥控、定电器控制采用弱电控制强电方式，即安全又智能，可以用遥控、定时等多种智能控制方式实现对在家里饮水机、插座、空调、地暖、投影时等多种智能控制方式实现对在家里饮水机、插座、空调、地暖、投影机、新风系统等进行智能控制，避免饮水机在夜晚反复加热影响水质，机、新风系统等进行智能控制，避免饮水机在夜晚反复加热影响水质，在外出时断
9、开插排通电，避免电器发热引发安全隐患；以及对空调地暖在外出时断开插排通电，避免电器发热引发安全隐患；以及对空调地暖进行定时或者远程控制，让您到家后马上享受舒适的温度和新鲜的空气。进行定时或者远程控制，让您到家后马上享受舒适的温度和新鲜的空气。优点：优点：1 1、方便：就地控制、场景控制、遥控控制、电话电脑远程控制、手机控制、方便：就地控制、场景控制、遥控控制、电话电脑远程控制、手机控制等。等。2 2、控制：通过红外或者协议信号控制方式，安全方便不干扰。、控制：通过红外或者协议信号控制方式，安全方便不干扰。3 3、健康：通过智能检测器，可以对家里的温度、湿度、亮度进行检测，并、健康：通过智能检测
10、器，可以对家里的温度、湿度、亮度进行检测，并驱动电器设备自动工作。驱动电器设备自动工作。4 4、安全：系统可以根据生活节奏自动开启或关闭电路，避免不必要的浪费、安全：系统可以根据生活节奏自动开启或关闭电路，避免不必要的浪费和电气老化引起的火灾。和电气老化引起的火灾。3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2.33.2.3、智能窗帘控制：、智能窗帘控制：1.1.定时开，定时关。可以设置为早上定时开，定时关。可以设置为早上6 6点钟起床，窗帘自动在点钟起床，窗帘自动在6 6点钟打开，点钟打开，晚上晚上8 8点钟自动关闭。点钟自动关闭。2.2.和回家模式进行联动控制，可以实
11、现，回家开门，窗帘自动打开，离和回家模式进行联动控制，可以实现，回家开门，窗帘自动打开，离家关门时，窗帘自动关闭。家关门时，窗帘自动关闭。3.3.可以设置为有人走到窗台跟前，人体感应窗帘自动打开。可以设置为有人走到窗台跟前，人体感应窗帘自动打开。4.4.可以远程控制自动开和关，如果是在家里也可以手动开关。可以远程控制自动开和关，如果是在家里也可以手动开关。3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2.43.2.4、智能安防控制：、智能安防控制： 随着人们居住环境的升级，人们越来越重视自己的个人安全和财随着人们居住环境的升级，人们越来越重视自己的个人安全和财产安全，对人、
12、家庭以及住宅的小区的安全方面提出了更高的要求；同产安全，对人、家庭以及住宅的小区的安全方面提出了更高的要求；同时，经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加，给城市的社会治时，经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加，给城市的社会治安增加了新的难题，要保障小区的安全，防止偷抢事件的发生，就必须安增加了新的难题，要保障小区的安全，防止偷抢事件的发生，就必须有自己的安全防范系统，人防的保安方式难以适应我们的要求，智能安有自己的安全防范系统，人防的保安方式难以适应我们的要求，智能安防已成为当前的发展趋势。防已成为当前的发展趋势。优点：优点：1 1、安全：安防系统可以对陌生人入侵、煤气泄漏、火灾等情
13、况提前及、安全：安防系统可以对陌生人入侵、煤气泄漏、火灾等情况提前及时发现并通知主人；时发现并通知主人；2 2、简单：操作非常简单可以通过遥控器或者门口控制器进行布防或者、简单：操作非常简单可以通过遥控器或者门口控制器进行布防或者撤防。撤防。3 3、实用：视频监控系统可以依靠安装在室外的摄像机可以有效的阻止、实用：视频监控系统可以依靠安装在室外的摄像机可以有效的阻止小偷进一步行动，并且也可以在事后取证给警方提供有利证据。小偷进一步行动，并且也可以在事后取证给警方提供有利证据。3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2.4.13.2.4.1智能安防控制流程图：智能安防控
14、制流程图： 信息处理电路无线通信发射电路红外探测电路语音报警电路键盘输入电路无线通信接收电路显示电路语音处理电路拨号电路CPUGPRS通信模块市话线路3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2.5、智能背景音乐：、智能背景音乐： 家庭背景音乐是在公共背景音乐的基本原理基础上结合家庭生活家庭背景音乐是在公共背景音乐的基本原理基础上结合家庭生活的的特点发展而来的新型背景音乐系统。简单地说，就是在家庭任何一特点发展而来的新型背景音乐系统。简单地说，就是在家庭任何一间房子里，比如花园、客厅、卧室、酒吧、厨房或卫生间，可以将间房子里，比如花园、客厅、卧室、酒吧、厨房或卫生间，可
15、以将MP3MP3、FMFM、DVDDVD、电脑等多种音源进行系统组合让每个房间都能听到美妙的背、电脑等多种音源进行系统组合让每个房间都能听到美妙的背景音乐，音乐系统即可以美化空间，又起到很好的装饰作用。景音乐，音乐系统即可以美化空间，又起到很好的装饰作用。优点：优点：1 1、独特：与传统音乐不同，专业针对家庭进行设计。、独特：与传统音乐不同，专业针对家庭进行设计。2 2、效果：采用高保真双声道立体声喇叭，音质效果非常好。、效果：采用高保真双声道立体声喇叭，音质效果非常好。3 3、简单：控制器人性化设计，操作简单，无论老人小孩都会操作。、简单：控制器人性化设计，操作简单，无论老人小孩都会操作。4
16、 4、方便：人性化、主机隐蔽安装，只需通过每个房间的控制器或者遥控、方便：人性化、主机隐蔽安装，只需通过每个房间的控制器或者遥控器就可以控制器就可以控制，还可以调节音量大小，还可以调节音量大小。3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.2.6、家庭影院系统：、家庭影院系统： 对于高档别墅或者公寓的户型，客厅或者影视厅一般为对于高档别墅或者公寓的户型，客厅或者影视厅一般为2020平米平米左右左右，是目前最主要的建筑面积之一，客厅或者视听室自然是家里最气是目前最主要的建筑面积之一，客厅或者视听室自然是家里最气派的地方，除了要宽敞舒服，也得热闹娱乐才行，要满足这样的要求，派的
17、地方，除了要宽敞舒服，也得热闹娱乐才行，要满足这样的要求，“家庭云平台家庭云平台”是家庭影院必不可少的是家庭影院必不可少的“镇宅之宝镇宅之宝”。优点：优点：1 1、简单：操作非常简单，一键可以启动场景，如音乐模式、试听模式、简单：操作非常简单，一键可以启动场景，如音乐模式、试听模式、卡拉卡拉OKOK、电影模式等。、电影模式等。2 2、实用：拥有私人电影院，自己就是导演，在家可以随时看大片，为、实用：拥有私人电影院，自己就是导演，在家可以随时看大片，为您节约宝贵时间。说您节约宝贵时间。说“镇宅之宝镇宅之宝”一点也不为过，在周末可以与自己的一点也不为过，在周末可以与自己的好朋友拉近距离。好朋友拉近
18、距离。3 3、气派：通过千兆交换机连接到各个房间，即可通过遥控器、气派：通过千兆交换机连接到各个房间，即可通过遥控器/ /平板在不平板在不同的房间操作投影仪、电视机，分享私家影库。同的房间操作投影仪、电视机，分享私家影库。备注：可配合智能灯光、电动窗帘、背景音乐、进行联动控制备注：可配合智能灯光、电动窗帘、背景音乐、进行联动控制。3. 物联网智能家居系统的总体设计物联网智能家居系统的总体设计3.3 智能家居远程监控智能家居远程监控：多样化的系统远程监控：多样化的系统远程监控： 系统监控是目前智能家居控制系统的重要需求，多种监控方式可提高用户对系统的需求和满意度。系统远程监控手持遥控Intern
19、et监控3G、4G传输技术Zigbee蓝牙技术4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现3.3.1系统的硬件设计与实现：系统的硬件设计与实现：硬件设计核心处理器设计基于485总线的物联通信设计以太网通信部分设计基于GPRS的远程报警部分设计人机交互部分设计Zigbee与蓝牙技术4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现3.3.1.1）核心处理器设计：）核心处理器设计： 核心处理器LPC2378性价比高，接口丰富非常适合网络协议转换，多设备接口的应用环境。 对于本文设计的智能家居对于本文设计的智能家居控制系统，需要多个控制系统，需要多个UART接接口、以太网接口和大量的口、以太网接口和大
20、量的IO接接口。口。4.系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现3.3.1.2）基于）基于485总线的物联通信设计总线的物联通信设计: 如右图：如右图：485网络结构，实网络结构，实现智能设备的即插即用功能。现智能设备的即插即用功能。 电流调理电路负责隔离总线中的电信号和智能设备的输出电平，将输出电平转变成规范的485输入信号。 接入检测电路是用来检测单片机指定引脚的高低电平的改变，代表智能设备的生命周期。4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现3.3.1.3）以太网通信部分设计）以太网通信部分设计: 本系统中使用本系统中使用ARM处理器处理器LPC2378中带中带DMA的的10/100
21、M以太网模块以太网模块DP83848I，硬件结构图如图所示。硬件结构图如图所示。4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现3.3.1.4）基于）基于GPRS的远程报警设计的远程报警设计: GPRS远程报警使用SIMCOM公司生产的SIM300CZ模块，本部分设计的关键点在于：1）使用嵌入式系统实现了短信的收发功能；2）对现场采集终端采集到的异常信息进行合理分析处理，并及时通知用户。人机交互部分设计人机交互部分设计 人机交互人机交互部分的主要部分的主要组成部分应组成部分应包括包括LCD液晶显示屏液晶显示屏(OCM12864)(OCM12864)、信、信息控制按键、实时时钟息控制按键、实时时钟
22、(DS1302)(DS1302)、信、信息存储器息存储器(FM24C64A)(FM24C64A)、状态指示灯、状态指示灯、语音提示语音提示(HMA-TTS)(HMA-TTS)等。等。4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现GPRS的远程报警流程图:NY按键功能设置发送参数设置GPRS发送格式采集参数并以短信方式发送开始采集数据读取短信并设置相关参数设置接收号码删除SIM卡中的短信按键按下？4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现 USBCC2430Debugerzigbee-0协调器模块电源GPRS模块USB RS232SD cardTFTLCD6410核心板AUDIOVIDEOC
23、annaRS 232KEY LEDzigbee-1结点模块Blue tooth主模块RFLD模块zigbee-2结点模块zigbee-3结点模块zigbee-41结点模块zigbee-5结点模块Blue tooth从模块传感器模块传感器模块 传感器模块 传感器模块 传感器模块传感器模块CPLD swither功能拓扑图：IOT Gateway4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现 1、将zigbee无线通讯技术应用与智能家居中，提出一种采用Zigbee无线通讯技术的智能家居系统设计方案。与传统智能家居系统相比，具有免布线，维护方便，运行费用低，实时在线监控，对家居内部各种数据进行无线采
24、集和传彩等特点。2、针对智能家居网络特点，采用簇状网络组建智能家居内部网，并提出一种自适应智能家居网络协调器选择决策，可克服因意外导致网络瘫痪的弊端。3、利用S3C6410核心板，实现一种新型无线智能家居网络核心控制器。项目主要创新点：4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现1、物联网中智能感知网络的建立 大量传感器数据的智能感知，捕获的信息内容和信息格式不同。频率 周期性采集环境信息，数据不断更新。2、物联网中信息安全传输方式 短距离通信和移动通信网络传输，数量大，为保障数据的正确和及时 性，需适应各种异构网络协议。3、物联网中数据筛选处理方式 处理出有意义的数据，便于适应智能场所的管
25、理需求。项目拟解决的关键问题：4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现1、已经获取智能家居设计相关的原始资料数据，同时获取了大量的相关物联网系统开发的相关资料。2、已经完成对智能家居基本硬件部分S3C6410核心板、光电式传感器、声学传感器和热释电红外探测器的的基础测试工作。3、项目组成员均具有扎实的理论基础，对物联网方面有比较深入的研究；充分调研研究了市场上的大量基于物联网的智能化管理系统，在此基础上设计了本课题系统的各项主要功能。项目组成员能熟练使用物联网各层的相关技术和方法，为本系统的实现奠定的扎实的基础。项目可行性分析4.系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现4.1系统的软件设
26、计与实现系统的软件设计与实现485通信协议：通信协议：帧头地址命令数据长度数据校验和帧尾$Addr0 x000 x000 x00* RS-485RS-485通信协议中的通信帧主要分为两种类型：通信协议中的通信帧主要分为两种类型： 第一种为查询类型，包括询问主机是否在线，获取当前该第一种为查询类型，包括询问主机是否在线，获取当前该电器设备的运行参数；电器设备的运行参数； 第二种为控制类型，通过控制类型命令帧可以对家用电器第二种为控制类型，通过控制类型命令帧可以对家用电器进行档位的设定，以及家用电器的开关等。进行档位的设定，以及家用电器的开关等。4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现命令（
27、功能）类型内容字节长度备注查询类型0 x511询问智能设备是否在线0X521获取当前常规数据0 x531获取当前档位值控制类型0 x541设置用户定义的档位值0 x551控制智能设备运行0 x561控制智能设备停止主要命令类型如下表：4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现GPRS短信协议设计：短信协议设计：短信类型报警类短信控制类短信查询类短信 用户和智能家居控制系统之间需要制定相应的短信通用户和智能家居控制系统之间需要制定相应的短信通信协议。本文中制定的短信通信协议将短信内容分为三类信协议。本文中制定的短信通信协议将短信内容分为三类短信：报警类短信、查询类短信和控制类短信。短信：报警
28、类短信、查询类短信和控制类短信。4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现表表1 1 报警报警类短信类短信的格式的格式类名 指令格式指令说明回复内容报警短信设备ID：故障原因：发生时间：年月日时分故障报告不需回复设备ID：异常关闭原因：发生时间：年月日时分异常报告不需回复4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现表表2 2 查询类短信的格式查询类短信的格式类名指令格式指令说明回复内容查询短信ASK+H?询问短消息操作方法回复短信指令ASK+O?询问该智能设备是否在线成功：设备ID：在线，允许远程设置设备ID：在线，不允许远程控制失败：设备ID：不在线ASK+L?询问该智能设备当前档位值
29、成功：设备ID：当前运行的档位为XXXX。失败：设备ID：不存在设备ID：查询失败4. 系统的硬件和软件实现系统的硬件和软件实现表表3 3 控制类短信的格式控制类短信的格式类名指令格式指令说明回复内容控制短信SET+L+设置该智能设备的档位值成功：设备ID：档位已设定为失败：设备ID：不存在设备ID：设置失败CTRL+H控制该智能设备开始运行成功：设备ID：完成运行操作设备ID：已处在运行状态失败：设备ID：不存在设备ID：运行操作失败CTRL+F控制该智能设备停止运行成功：设备ID：完成停止操作设备ID：已处在停止状态失败：设备ID：不存在设备ID：停止操作失败4.系统测试及结果展示系统测试及结果展示 嵌入式处理器作为嵌入式处理器作为485485总线上的主机，轮询各个接入智总线上的主机，轮询各个接入智能设备的数据通信调试。能设备的数据通信调试。4. 系统测试及结果展示系统测试及结果展示 客户端通过客户端通过Internet网络测试智能家居控制系统，对网络测试智能家居控制系统，对智能家电设备进行监测和控制。智能家电设备进行监测和控制。4. 系统测试及结果展示系统测试及结果展示 使用AT指令测试GPRS模块，当系统接收到新短信，串口提示字符串CMTI:SM，使用CMGR指令阅读新消息。5.效效果展示果展示5.效效果展示果展示6. 结束语结束语谢谢各位！谢谢各位！
